Проблемы рекуперации и смены цвета при окраске порошковыми красками

Одна из острых проблем, с который сталкиваются предприятия после запуска окрасочного оборудования, связана с работой окрасочных камер и систем рекуперации порошковой краски. Главная задача, выполняемая системой рекуперации, — вентиляция рабочего пространства окрасочной камеры для предотвращения создания взрывоопасной концентрации порошковой краски, а также эффективное улавливание и сбор порошка, не осевшего на окрашиваемом изделии, c целью последующего его использования в технологическом процессе. Взрывоопасная концентрация порошка составляет более 20 г/м3.

В соответствии с европей-скими нормами безопасности предельно допустимая концентрация порошка в пространстве окрасочной камеры не должна превышать 50% взрывоопасной концентрации, т.е. 10 г/м3. Выброс порошковой краски электростатическими распылителями современных моделей составляет 250—300 г/мин в зависимости от производительности окрасочных работ и конфигурации изделий и не превышает 500 г/мин. Из несложных расчетов следует, что для гарантированного обеспечения безопасной работы окрасочной камеры необходимо, чтобы рекуперационная система обеспечивала производительность по воздуху не менее 3000 м3 на один распылитель. Производительность вентиляционной системы должна обеспечивать необходимую скорость потока воздуха в проемах окрасочной камеры для предотвращения попадания порошковой краски за пределы камеры. Скорость потока воздуха в проеме должна быть 0,5—0,7 м/с, в противном случае порошок неизбежно попадает в помещение цеха, что ухудшает качество продукции и условия труда работников, а также снижает пожарную безопасность и может стать причиной выхода из строя механических и электрических частей оборудования.

Для расчета необходимой производительности вентиляционной системы окрасочной камеры применяют формулу

Q = 3600 x S x V,

где S — суммарная площадь всех открытых проемов окрасочной камеры; V — требуемая скорость потока воздуха в проемах.

На практике контроль скорости потока воздуха в проеме окрасочной кабины можно измерить анемометром. Конечно, при проектировании окрасочного оборудования необходимы более точные расчеты, учитывающие сопротивление воздуховодов, фильтров, возрастание сопротивления системы по мере засорения фильтров и другие факторы, влияющие на производительность вентиляционной системы. К сожалению, большинство российских производителей окрасочного оборудования изготавливают оборудование без учета этих факторов, поэтому на практике зачастую заявленные технические характеристики вентиляционной системы не соответствуют реальным показателям, а по прошествии времени полностью перестают удовлетворять требованиям технологического процесса. Это приводит к большим экономическим потерям, так как неэффективная система рекуперации не улавливает и не возвращает в технологический процесс вторичный порошок. Учитывая среднюю стоимость порошковой краски (4 евро/кг) и коэффициент ее использования 70%, соответствующий окраске плоскостных деталей, можно рассчитать потери производства, потребляющего 2 тонны порошковой краски в месяц. Убытки от несовершенной или не работающей должным образом системы рекуперации могут составить 28 800 евро в год. Потери, конечно, можно значительно уменьшить за счет сбора краски с пола окрасочной камеры, но все равно они будут значительными.

Приведенный расчет приблизительный и не учитывает многих факторов, но он наглядно иллюстрирует экономическую целесообразность приобретения качественного и эффективного оборудования для рекуперации порошковой краски. Другие проблемы, связанные с эксплуатацией окрасочных камер, возникают при смене цвета краски. При окраске в 1—2 основных цвета особых затруднений не возникает, если окрасочная камера и система рекуперации правильно спроектированы и не требуется частая смена цвета материала. Но современные требования рынка таковы, что производитель выпускает продукцию, окрашенную в широкий спектр цветов. Поэтому на практике распространена ситуация, когда необходимо менять цвет краски 2—3 раза в смену. В этом случае при неправильном выборе системы рекуперации потери рабочего времени при смене цвета будут очень значительными.

На практике чаще всего встречаются следующие типы систем рекуперации:

• картриджные (патронные) фильтры;

• моноциклон и конечный фильтр;

• мультициклон и конечный фильтр.

В данной статье рассмотрен опыт работы на импортном оборудовании. Рекуперационная система на картриджных фильтрах наиболее популярна на российском рынке из-за ее невысокой стоимости и удобства в работе. Главное достоинство этой системы — отсутствие воздуховодов и труднодоступных мест для очистки, что гарантирует защиту от брака из-за смешивания красок при переходе на другой цвет. При смене цвета необходимо очистить внутреннее пространство окрасочной камеры, распылительное оборудование, заменить фильтры, заменить или очистить бункер для порошковой краски. При наличии опытного персонала эта операция занимает 20—30 мин. Значительно сократить время перехода на другой цвет позволяет наличие запасного бункера для краски и комплекта сменных шлангов для подачи порошка. К недостаткам этой системы следует отнести необходимость периодической замены фильтров (обычно срок службы одного комплекта фильтров не превышает 8—10 мес. при односменной работе), а также накапливание мелкой фракции порошка (менее 10 мкм), которая всегда присутствует в порошковой краске и не удерживается на поверхности изделия, так как не способна принять заряд, необходимый для осаждения на окрашиваемой детали. Эта фракция краски накапливается на фильтрах и в циркулирующей массе порошка, что негативно влияет на процесс окраски, снижает эффективность осаждения краски на детали, поэтому при наличии данной си-стемы рекуперации предпочтительнее использовать порошковые краски с крупным и средним размером частиц и минимальным содержанием мелкой фракции. Как правило, такие краски более дороги, но это окупается их полным использованием.

Рекуперационная система с циклоном и конечными фильтрами. К ее преимуществам следует отнести возможность отделения мелкой фракции порошка и использовать неограниченное число цветов краски. Циклон отделяет мелкую фракцию порошка и улавливает ее на конечных фильтрах, а крупная и средняя фракция возвращаются в технологический процесс. В качестве конечных фильтров также используют картриджные модели, но они не требуют частой замены, так как их очистка пневмоударом или обдувом изнутри производится всего несколько раз в смену. Как правило, срок службы конечных фильтров составляет не менее трех лет, и требуется только один комплект фильтров независимо от количества используемых цветов. Главный недостаток рассматриваемой системы заключается в конструктивных особенностях циклона: наличии труднодоступных мест и длинных воздуховодов, способных задерживать и накапливать частицы краски. Неправильно спроектированный или некачественно изготовленный циклон способен «испортить жизнь» техническому персоналу неожиданным появлением разноцветных включений на окрашиваемых деталях. При этом очень трудно спрогнозировать момент выброса и определить места, где скапливается краска. Наиболее серьезные проблемы возникают на предприятиях, где в основном применяют краску белого цвета, а цветные — лишь периодически. Известны случаи, когда производитель был вынужден отказаться от использования материала разных цветов на одной линии и приобретал дополнительный комплект оборудования для окраски изделий в разные цвета. Очистка циклона и системы подачи порошка — трудоемкий процесс, занимающий много времени. Ведущие производители окрасочного оборудования разрабатывают специальные системы, облегчающие или автоматизирующие процесс очистки окрасочной камеры и частей рекуперационной системы. В наиболее совершенных системах удается довести время перехода с одного цвета на другой до 15 мин, но стоимость таких установок достигает 250—300 тыс. еврo. Можно дать следующие рекомендации при покупке рекуперационной системы на основе циклона:

• корпус циклона, воздуховоды, бункер для краски должны быть изготовлены из полированной нержавеющей стали, что облегчает их очистку и продувку при смене цвета;

• воздуховоды должны быть разборными, а не сварными, что облегчает очистку при проведении профилактических работ, а также тщательно подогнаны на стыках;

• нижняя часть циклона должна быть разъемной, чтобы обеспечить доступ оператора внутрь для обдува сжатым воздухом внутренней части системы подачи порошка.

Для работы с циклонной системой рекуперации предпочтительнее использовать порошковые краски с высоким показателем сыпучести, так как частицы таких красок имеют более округлую форму и менее склонны к отложениям в системе вентиляции. Рекуперационная система с мультициклоном и конечными фильтрами основана на том же принципе, что и моноциклонная, но в ней вместо одного большого циклона устанавливают несколько маленьких. Преимущества этой системы в основном сводятся к уменьшению габаритов (особенно высоты) и более простой процедуре очистки, так как вся конструкция легко доступна для очистки и продувки. Все вышеупомянутые преимущества и недостатки рекуперационной системы с моно-циклоном относятся и к мультициклонной системе. Как правило, мультициклонную систему применяют в установках малой и средней производительности, так как есть ограничения производительности по воздуху, при которой мульти-циклон эффективно сепарирует порошок. В установках высокой производительности с количеством распылителей более восьми обычно применяют моноциклон. Отдельно следует остановиться на окрасочных камерах. В настоящее время на отечественном рынке можно встретить окрасочные камеры десятков конструкций: от самых примитивных, изготовленных кустарным способом, до высокотехнологичных с автоматической системой очистки внутреннего пространства. Выбор всегда делает потребитель, исходя из финансовых возможностей и технологических задач, однако позволим себе дать общие рекомендации, если изначально известно, что при эксплуатации необходимо будет менять цвет краски более оного раза в смену:

• предпочтительнее камеры, у которых внутреннее пространство изготовлено из полированной нержавеющей стали;

• камера должна иметь хорошее освещение внутреннего пространства;

• желательно наличие дверей, которые закрывают проемы камеры; это облегчит и улучшит ее очистку;

• наилучшим выбором будет камера, изготовленная из специального пластика или стекла.

По материалам журнала "ПРОМЫШЛЕННАЯ ОКРАСКА"